东南大学：《物理学》课程PPT教学课件（第五版）第十三章 热力学基础（13-5）循环过程 卡诺循环

物理学 第五版 13-5循环过程卡诺循环 热机发展简介 1698年萨维利和1705年纽可门先后发 明了蒸气机,当时蒸气机的效率极低 1765年瓦特进行了重大改进,大大提高了 效率.人们一直在为提高热机的效率而努 力,从理论上研究热机效率问题,一方面 指明了提高效率的方向,另一方面也推动 了热学理论的发展 第十三章热力学基础

13-5 循环过程 卡诺循环 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 1 热机发展简介 1698年萨维利和1705年纽可门先后发 明了蒸气机 ，当时蒸气机的效率极低 . 1765年瓦特进行了重大改进，大大提高了 效率 . 人们一直在为提高热机的效率而努 力，从理论上研究热机效率问题， 一方面 指明了提高效率的方向， 另一方面也推动 了热学理论的发展

物理学 第五版 13-5循环过程卡诺循环 各种热机的效率 液体燃料火箭丌=48% 柴油机 7=37% 汽油机 7=25% 蒸气机 7=8% 第十三章热力学基础

13-5 循环过程 卡诺循环 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 2 各种热机的效率 液体燃料火箭 柴油机 汽油机 蒸气机  = 48%  = 8%  = 37%  = 25%

物理学 第五版 13-5循环过程卡诺循环 热机:持续地将热量转变为功的机器 第十三章热力学基础

13-5 循环过程 卡诺循环 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 3 热机 : 持续地将热量转变为功的机器

物理学 第五版 13-5循环过程卡诺循环 冰箱循环示意图 第十三章热力学基础

13-5 循环过程 卡诺循环 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 4 冰箱循环示意图

物理学 第五版 13-5循环过程卡诺循环 循环过程 系统经过一系列变化状态过程后,又 回到原来的状态的过程叫热力学循环过程 特征△E=0 C 由热力学第一定律 Q=w B 第十三章热力学基础 5

13-5 循环过程 卡诺循环 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 5 p o V W 系统经过一系列变化状态过程后，又 回到原来的状态的过程叫热力学循环过程 . 由热力学第一定律 Q =W 特征 E = 0 一 循环过程 A B VA VB c d

物理学 第五版 13-5循环过程卡诺循环 净功=g-=9 总吸热一Q1 总放热一→Q2(取绝对值) 净吸热→Q 热机效率和致冷机的致冷系数 热机(正循环)W>0 致冷机(逆循环)W<0 第十三章热力学基础

13-5 循环过程 卡诺循环 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 6 净功 W = Q1 − Q2 = Q 总吸热 Q1 二 热机效率和致冷机的致冷系数 热机（正循环） W  0 致冷机（逆循环） W  0 净吸热 Q 总放热 Q2 （取绝对值）

物理学 第五版 13-5循环过程卡诺循环 [高温热源 热机 W B O B 低温热源 热机效率 w_2-22_102 O 第十三章热力学基础

13-5 循环过程 卡诺循环 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 7 热机 热机效率 1 2 1 1 2 1 1 Q Q Q Q Q Q W = − −  = = 高温热源 低温热源 Q1 Q2 W W p o V A B VA VB c d

物理学 第五版 13-5循环过程卡诺循环 高温热源 致冷机W B o v A VpV 低温热源 致冷机致冷系数e= 网区-g2 第十三章热力学基础

13-5 循环过程 卡诺循环 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 8 W 致冷机致冷系数 1 2 2 2 Q Q Q W Q e − = = 致冷机 p 高温热源 o V A B VA VB c d Q1 Q2 W 低温热源

物理学 第五版 13-5循环过程卡诺循环 例1汽油机可近似看成如图循环过程 (Otto循环),其中AB和CD为绝热过程,求 此循环效率 解 7=1 DA BC 吸 n A B B 放 A D A 第十三章热力学基础

13-5 循环过程 卡诺循环 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 9 例 1 汽油机可近似看成如图循环过程 (Otto循环)，其中AB和CD为绝热过程，求 此循环效率. 解 C B D A V C B V D A BC DA T T T T C T T C T T Q Q − − = − − − = − = − 1 ( ) ( ) 1 1 ,m ,m    吸 放 C B D A p V1 V2 o

物理学 第五版 13-5循环过程卡诺循环 又BC和DA是绝热过程: B C T 所以 D 吸 D A B B B 放 A 第十三章热力学基础 10

13-5 循环过程 卡诺循环 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 10 又BC和DA是绝热过程： , 1 2 1 −         =  V V T T A B 1 2 1 −         =  V V T T D C D C A B T T T T 所以 = 1 1 2 1 1 1 −         = − = − − − = −   V V T T T T T T B A C B D A V 吸 放 C B D A p V1 V2 o